Pada 17hb. Julai 1991, Sudirman dimasukkan ke Unit Rawatan Rapi (ICU) di Pusat Perubatan Tawakkal, Kuala Lumpur selama 4 hari. Beliau telah dilaporkan pengsan setelah terjatuh. Selama 7 bulan beliau terlantar sakit, keluarga rapatnya merahsiakan punca penyakit dan lokasi beliau dirawat. Dalam tempoh itu, dia tidak ke mana-mana kecuali ke rumah kakaknya di Butterworth selama seminggu.

"Dia mahu peminat-peminatnya melihat dia sihat, ceria, penghibur yang hebat, sebagai hero di pentas. Sememangnya dia tidak mahu meninggalkan kenangan yang teramat sedih di hati peminat setelah melihat dia terlantar sakit dan meninggal dunia," begitu penjelasan kakak Sudirman, Rodziah apabila ditanya apakah Sudirman sendiri yang tidak mahu orang lain melihat dia sakit selain adik-beradiknya.

Pada 22 Februari 1992 (bersamaan 18 Syaaban 1412), hari Sabtu jam 4:00 pagi, sebelum subuh, ketika berusia 37 tahun, Sudirman Hj Arshad telah kembali ke Rahmatullah di rumah kakaknya, Datin Rudiah binti Haji Arshad yang beralamat di No. 16, Jalan Taban Satu, Lucky Garden, Bangsar Park, Kuala Lumpur setelah 7 bulan menghidap penyakit radang paru-paru (pneumonia). Jenazah Allahyarham telah dibawa pulang ke Temerloh dan disemadikan di Tanah Perkuburan Islam Kampung Chengal, Temerloh pada hari yang sama, jam 3:45 petang - berdekatan dengan pusara ibu bapanya (selang beberapa baris). Ribuan peminat setia termasuk Perdana Menteri Malaysia ketika itu, Dato' Seri Dr. Mahathir Mohamad (sekarang bergelar "Tun") telah menziarahi jenazah Allahyarham yang dianggap sebagai suatu kehilangan yang besar bagi dunia hiburan tanah air.[14][15][16][17][18]